Po co powtarzamy każdy pomiar czasu kilka razy?

Żeby zmniejszyć wpływ przypadkowych błędów

Żeby usunąć błąd systematyczny

Żeby wynik zawsze zgadzał się z hipotezą

Żeby doświadczenie trwało dłużej

Który wniosek jest poprawny, gdy wyniki doświadczenia zgadzają się z hipotezą w granicach niepewności?

Hipoteza została raz na zawsze udowodniona

Doświadczenia z kinematyki – ściąga i quiz

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Kinematykaklasa 1 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/1/fizyka/doswiadczenia-z-kinematyki/

Doświadczenia z kinematyki

Dwa doświadczenia, które możesz zrobić w klasie. Pierwsze sprawdza, czy ruch jest jednostajny, drugie mierzy przyspieszenie kulki.

1Ruch jednostajny: pęcherzyk w rurce

Cel: sprawdzić, czy droga jest proporcjonalna do czasu. Hipoteza: pęcherzyk porusza się ze stałą prędkością.
Przyrządy: rurka z wodą zamknięta korkiem, linijka (rozdzielczość 1 mm), marker, stoper (0,01 s, ale czas reakcji to ok. 0,2 s).
Przebieg: zaznacz na rurce znaczniki co 10 cm i ustaw ją pod stałym kątem. Mierz czas dojścia pęcherzyka do kolejnych znaczników, każdy 3 razy, i licz średnią.
Oznaczenia: s – droga [cm]; t – czas [s]; v – szybkość [cm/s]; v_max, v_min – największa i najmniejsza z uzyskanych szybkości.

s [cm]	10	20	30	40
t [s]	2,1	3,9	6,1	8,0
v = s : t [cm/s]	4,76	5,13	4,92	5,00

Opracowanie: średnia v = 4,76 + 5,13 + 4,92 + 5,00 przez 4 ≈ 4,95 cm/s. Niepewność z rozrzutu: v_max − v_min przez 2 = 5,13 − 4,76 przez 2 ≈ 0,2 cm/s.
Wynik: v = (5,0 ± 0,2) cm/s. Wykres s(t) jest prostą przez początek układu, więc hipoteza się potwierdza.

Wykres s(t) w ruchu jednostajnym: prosta przez początek układu

2Ruch jednostajnie przyspieszony: kulka w rynience

Kulka puszczona z miejsca; mierzymy czasy dojścia do znaczników

Cel: wyznaczyć przyspieszenie kulki. Hipoteza: droga jest proporcjonalna do kwadratu czasu, s ~ t².
Przyrządy: rynienka lub równia oparta o książki, taśma miernicza (1 mm), stoper, kulka. Zabezpiecz koniec rynienki, żeby kulka nie spadła na podłogę.
Przebieg: puść kulkę z miejsca (v₀ = 0) i mierz czas przebycia 0,25 m, 0,50 m, 0,75 m i 1,00 m (po 5 pomiarów, średnia).

Zapamiętaj

s = a · t² przez 2, więc a = 2s przez t² (a – przyspieszenie [m/s²]).

s [m]	0,25	0,50	0,75	1,00
t [s]	1,0	1,4	1,7	2,0
a [m/s²]	0,50	0,51	0,52	0,50

Opracowanie: średnia a ≈ 0,51 m/s², niepewność z rozrzutu ≈ 0,52 − 0,50 przez 2 = 0,01 m/s² (zaniżona – nie obejmuje czasu reakcji przy stoperze). Dwa razy dłuższy czas to cztery razy dłuższa droga. Wykres s w zależności od t² jest prostą o nachyleniu a przez 2.

Sprawdź, czy rozumiesz

W doświadczeniu z pęcherzykiem wykres s(t) jest prostą przez początek układu. Co z tego wynika?

3Wnioski i źródła niepewności

Wynik porównaj z przewidywaniem, uwzględniając niepewność. Małe różnice między kolejnymi wartościami nie przekreślają hipotezy, bo mogą wynikać z reakcji przy włączaniu stopera.
Inne źródła niepewności: odczyt położenia na skali, nierówności rynienki, opory ruchu.

Uwaga na błąd

Liczenie przyspieszenia ze wzoru a = s przez t² (bez dwójki) albo podanie wyniku bez niepewności i jednostki.

✎Ściąga: Doświadczenia z kinematyki

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

s = a · t² przez 2, więc a = 2s przez t² (a – przyspieszenie [m/s²]).
Cel: sprawdzić, czy droga jest proporcjonalna do czasu. Hipoteza: pęcherzyk porusza się ze stałą prędkością.
Przyrządy: rurka z wodą zamknięta korkiem, linijka (rozdzielczość 1 mm), marker, stoper (0,01 s, ale czas reakcji to ok. 0,2 s).
Przebieg: zaznacz na rurce znaczniki co 10 cm i ustaw ją pod stałym kątem. Mierz czas dojścia pęcherzyka do kolejnych znaczników, każdy 3 razy, i licz średnią.
Oznaczenia: s – droga [cm]; t – czas [s]; v – szybkość [cm/s]; v_max, v_min – największa i najmniejsza z uzyskanych szybkości.
Opracowanie: średnia v = 4,76 + 5,13 + 4,92 + 5,00 przez 4 ≈ 4,95 cm/s. Niepewność z rozrzutu: v_max − v_min przez 2 = 5,13 − 4,76 przez 2 ≈ 0,2 cm/s.
Wynik: v = (5,0 ± 0,2) cm/s. Wykres s(t) jest prostą przez początek układu, więc hipoteza się potwierdza.
Cel: wyznaczyć przyspieszenie kulki. Hipoteza: droga jest proporcjonalna do kwadratu czasu, s ~ t².

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

Kulka puszczona z miejsca przebyła 1,00 m w 2,0 s. Ile wynosi jej przyspieszenie?
1. A0,25 m/s²
2. B1,0 m/s²
3. C2,0 m/s²
4. D0,50 m/s²
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź D: 0,50 m/s² – a = 2s : t² = 2 · 1,00 : 4,0 = 0,50 m/s². Wynik 0,25 powstaje bez dwójki.
Który wykres jest prostą w ruchu jednostajnie przyspieszonym z miejsca?
1. As w zależności od t
2. Ba w zależności od t
3. Cs w zależności od t²
4. Dv w zależności od s
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź C: s w zależności od t² – Skoro s = a · t² : 2, to wykres s(t²) jest prostą o nachyleniu a : 2.
Po co powtarzamy każdy pomiar czasu kilka razy?
1. AŻeby usunąć błąd systematyczny
2. BŻeby wynik zawsze zgadzał się z hipotezą
3. CŻeby doświadczenie trwało dłużej
4. DŻeby zmniejszyć wpływ przypadkowych błędów
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź D: Żeby zmniejszyć wpływ przypadkowych błędów – Średnia z kilku pomiarów zmniejsza wpływ losowych wahań, np. reakcji ręki ze stoperem.
W doświadczeniu z pęcherzykiem wykres s(t) jest prostą przez początek układu. Co z tego wynika?
1. ARuch jest jednostajnie przyspieszony
2. BPęcherzyk stoi
3. CDroga jest proporcjonalna do czasu, ruch jest jednostajny
4. DPrzyspieszenie rośnie
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź C: Droga jest proporcjonalna do czasu, ruch jest jednostajny – Prosta przez (0, 0) to proporcjonalność prosta s ~ t, czyli stała prędkość.
Wyniki szybkości pęcherzyka: 4,76; 5,13; 4,92; 5,00 cm/s. Ile wynosi niepewność z rozrzutu (v_max − v_min) : 2?
1. Aok. 0,02 cm/s
2. Bok. 5 cm/s
3. Cok. 0,4 cm/s
4. Dok. 0,2 cm/s
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź D: ok. 0,2 cm/s – (5,13 − 4,76) : 2 = 0,185 cm/s, czyli około 0,2 cm/s.
Który przyrząd jest potrzebny do wyznaczenia przyspieszenia kulki w rynience?
1. Atermometr i waga
2. Blupa i kompas
3. Camperomierz
4. Dtaśma miernicza i stoper
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź D: taśma miernicza i stoper – Mierzymy drogę (taśma) i czas (stoper), a przyspieszenie liczymy ze wzoru.
Droga kulki w rynience po czasie t to s. Jaka będzie po czasie 2t (start z miejsca)?
1. A4s
2. B8s
3. C2s
4. Ds
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź A: 4s – s ~ t², więc dwa razy dłuższy czas to cztery razy dłuższa droga.
Który wniosek jest poprawny, gdy wyniki doświadczenia zgadzają się z hipotezą w granicach niepewności?
1. AWyniki nie przeczą hipotezie
2. BHipotezę trzeba odrzucić
3. CHipoteza została raz na zawsze udowodniona
4. DDoświadczenie było błędne
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź A: Wyniki nie przeczą hipotezie – Zgodność w granicach niepewności oznacza, że wyniki nie przeczą hipotezie. To nie jest dowód ostateczny.

Cały dział „Kinematyka”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Rozwiąż quiz · 8 pytań Fiszki · 10 🔊 Posłuchaj notatki

Więcej: Fizyka, klasa 1

Badania w fizyce Pomiary i niepewność pomiarowa Niepewności pomiarowe i dopasowanie prostej Wielkości wektorowe i skalarne Analiza danych i wykresy Narzędzia matematyczne w fizyce Rachunek wektorowy i trygonometria Podstawowe pojęcia kinematyki Prędkość Równanie ruchu i ruch względny Przyspieszenie Ruch jednostajny prostoliniowy Ruch prostoliniowy zmienny Ruch zmienny – wykresy a(t), zadania i przyspieszenie w ruchu krzywoliniowym Ruch po okręgu Prędkość kątowa i ruch po okręgu ze zmienną prędkością Rzut poziomy i rzut ukośny Siła i jej cechy Rodzaje sił Układy nieinercjalne i siły bezwładności Zasady dynamiki Newtona Tarcie Równia pochyła i zadania z tarciem Siła dośrodkowa Dynamika ruchu po okręgu Doświadczenia z dynamiki Praca mechaniczna Moc Energia mechaniczna i jej zasada zachowania Praca siły zmiennej, twierdzenie o pracy i energii Moc w ruchu i sprawność urządzeń Pęd, zasada zachowania pędu i zderzenia Doświadczenia: praca, moc, energia Ciśnienie Siła wyporu i prawo Archimedesa Ciśnienie całkowite, naczynia połączone i pływanie ciał Doświadczenia z hydrostatyki Prawo powszechnego ciążenia Przyspieszenie grawitacyjne i prawa Keplera Układ Słoneczny, Galaktyka i Wszechświat Prędkości kosmiczne i ruch satelitów Satelity, nieważkość i przeciążenie Bryła sztywna i moment siły Moment bezwładności i dynamika ruchu obrotowego Energia kinetyczna ruchu obrotowego Planowanie doświadczeń Przeprowadzanie pomiarów Analiza wyników Wybrane doświadczenia w klasie 1 Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego wahadłem